El fenómeno de golpe de ariete se produce en la mayoría de los sistemas hidráulicos por diferentes razones (cierres de válvulas, paradas o partidas de bombas, cortes de energía, etc.). Las variaciones en el tiempo de las variables presión, velocidad y caudal generan transientes hidráulicos los cuales pueden causar graves daños tanto a los sistemas de tuberías como al equipamiento si no son debidamente controlados (sin mencionar el daño económico que esto genera). Este fenómeno se puede apreciar bajo dos casos en manejo de fluidos:

En aplicaciones de bombeo convencionales, las velocidades de desplazamiento de un fluido pueden oscilar entre 1 m/s y 5 m/s. Una parada brusca de las bombas o el cierre rápido de una válvula puede crear una sobrepresión excesiva o una presión por debajo de la presión de vapor del agua (cavitación) e incluso próxima al vacío. Esta variación brusca de magnitudes puede afectar notoriamente un proceso causando algunos efectos como:

    • • Sobrepresiones elevadas.
    • • Cavitación local.
    • • Cavitación distribuida (flujo de burbujas).
    • • Vibraciones estructurales.

CASO DE ÉXITO:

Estación de Amortiguación de Golpe de Ariete Estanque de 4.000 Lts

El objetivo fundamental es monitorear y desarrollar la reposición de los volúmenes Aire/Agua al interior del cilindro que conforma la estación disipadora de Golpe de ariete. Para ello es necesario saber que, al estar el aire en contacto directo con el agua el mismo tiende a diluirse en el agua, originando una pérdida de capacidad volumétrica de aire. Bajo esta premisa se precisa de un medio de control automático que asegure la condición nominal, y alerte de posibles desperfectos a operaciones para su oportuna solución.

Como se trata de una estación segmentada es necesario mantener una simetría de niveles al interior de los estanques, sin embargo, esta simetría posee tolerancias que permiten un desequilibrio máximo antes de corregir tal condición.

PLC

El conjunto radica básicamente en un Controlador Lógico Programable (PLC) que gobierna la aplicación de acuerdo con las condiciones operacionales definidas por la instrumentación de campo asociada y los rangos de operación (set point) referentes al nivel de columna de agua del estanque definidos por el usuario.

Sensor de Nivel

La lectura se obtiene a través de una sonda de referencia tipo capacitiva en contacto con la columna de agua dentro del estanque. La señal de salida del sensor es de tipo normalizada (4-20mA) y posee un panel de programación en el cual se pueden ajustar los parámetros de calibración de nivel ajustando la capacitancia (en pico faradios).

La variable de proceso medida en el instrumento sensor de nivel es traducida en una señal eléctrica de característica estándar (4-20mA), ingresada al controlador quien, de acuerdo con las rutinas de control programadas, determina la apertura o cierre de las válvulas de purga o inyección de aire de la línea que une el compresor con el estanque según corresponda.

HMI

Muestra en tiempo real los niveles de cada estanque y su distribución hidráulica, la aplicación tiene una operación manual y automática, de manera tal que, si no existe intervención local en un periodo de 5 minutos, el sistema es conmutado a modo automático, con el fin de asegurar su normal operación.

Compresor

Posee un block de conexiones que incorpora un preso-switch de presión y protección térmica para el motor, vale decir, la unidad es autónoma en su capacidad de acumulación y suministra aire al estanque a medida que el proceso lo requiere, esto finalmente determina que desde el panel view se determina la alimentación eléctrica del equipo y se obtiene el registro de tiempo en operación del compresor.

LÓGICA DE CONTROL

El estanque de amortiguación de golpe de ariete instalado cuenta con una capacidad de 4m³. La relación de agua/aire que debe poseer el estanque para realizar la amortiguación efectiva de un transiente hidráulico debe ser de 1,2m³ de aire y 2,8m³ de agua, esto corresponde a una columna de agua de un 70% con respecto a la capacidad total del estanque.

Una columna de agua de 70% y 30% de aire corresponde a la condición de equilibrio del sistema. Si tras un transiente hidráulico el nivel de agua varía por sobre el 80%, el programa da la orden a la válvula solenoide de inyección de aire para que, mediante la línea de aire del compresor, inyecte aire al estanque para hacer descender la columna de agua retornando al nivel de equilibrio del sistema (70%)

Si se genera una disminución de la columna de agua con un nivel menor al 40%, el controlador del sistema da la orden de descargar aire del estanque mediante la válvula solenoide de descarga, haciendo que la columna de agua vuelva al nivel de equilibrio (70%) por medio del vacío generado al descargar aire del estanque.

El accionamiento de las válvulas de inyección y descarga de aire se generan a través de alarmas de nivel configuradas en el programa instalado en el controlador.

Los niveles de alarma de nivel alto y bajo son los encargados de enviar la señal de apertura para las válvulas de inyección y descarga de aire del estanque. La tolerancia de estas alarmas es de ±10% y pueden ser ajustadas mediante el panel de operador para retardar la acción de control de nivel.

RELACIÓN DE LA EAGA CON LA SALA DE CONTROL

El sistema de control de la estación de amortiguación de golpe de ariete mantiene comunicación con la sala de control mediante un pulso electrónico de cambio de flanco de 5 segundos (aprox). Este pulso permite indicarle al sistema central que la estación amortiguadora está “viva”.

Si quieres saber más ingresa aquí: https://www.vogt.cl/estanques/